CN107436684A - 一种基于红外线的非接触式人机交互方法 - Google Patents

一种基于红外线的非接触式人机交互方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种人机交互方法，特别是一种基于红外线的非接触式人机交互方法。利用手势动作来发出操作指令，在手势动作一定距离内设置至少两个反射式红外线发射管和一个红外线接收管，红外线发射管和接收管设置在同一个平面内，每个红外线发射管时刻发送波长不同的红外线信号，当无手势动作时，红外线接收管无法接收到任何红外线信号；当手往某方向运动时，陆续将运动方向上的红外线发射管发出的红外线，反射至红外线接收管，根据红外线接收管接收到的波长不同的红外线信号时间先后，判断手势动作方向，再将手势动作方向转换为相应操作指令加以执行。本发明利用各种手势动作来取代当前接触实体按健操作，避免了接触操作所产生的卫生不良状况。

Description

一种基于红外线的非接触式人机交互方法
技术领域
本发明涉及一种人机交互方法，特别是一种基于红外线的非接触式人机交互方法。
背景技术
当前的电子产品都是基于硬按健，或电容式触摸按健，或电容式触摸屏式操作，作为人与产品的人机交互功能操作，当前所有的这些操作全部是接触式的，即人手必需要与电子产品表面相接触。
对于纹眉/纹身，医疗/美容行业来说，操作员需要接触用户身体(如皮肤)，对清洁度要求较高。当操作员需要开启、操作医疗、美容类电子仪器时，需要接触电子产品的机器表面，容易沾染细菌，如果再去接触用户身体，将会产生细菌传染等不卫生状况。
发明内容
针对以上不足，本发明的基于红外线的非接触式人机交互方法，在人机交互时利用手势动作发出操作指令，利用红外线作为识别手势动作方向的工具，从而解读出操作指令，避免了人手与电子设备产品直接接触。
本发明的技术方案为：
一种基于红外线的非接触式人机交互方法，其特征在于，利用手势动作来发出操作指令，不同手势动作分别对应相应的操作指令；所述交互方法为：在手势动作一定距离内设置至少两个反射式红外线发射管和一个红外线接收管，所述红外线发射管和接收管设置在同一个平面内，所述每个红外线发射管时刻发送波长不同的红外线信号，当无手势动作时，红外线接收管无法接收到任何红外线信号；当手往某方向运动时，陆续将运动方向上的红外线发射管发出的红外线，反射至红外线接收管，根据红外线接收管接收到的波长不同的红外线信号时间先后，判断手势动作方向，再将手势动作方向转换为相应操作指令加以执行。
第一种手势动作：所述红外线发射管和接收管均排列在一条水平线上，当手在水平方向上运动时，红外线接收管分别接收到自左向右的红外线发射管发射的红外线信号，判断手势动作方向为自左向右，或分别接收到自右向左的红外线发射管发射的红外线信号，判断手势动作方向为自右向左。
优选地，所述排列在一条水平线上的红外线发射管发射的红外线波长自左向右逐渐增大或减小。
第二种手势动作，所述红外线发射管和接收管均排列在一条垂直线上，当手在垂直方向上运动时，红外线接收管分别接收到自上而下的红外线发射管发射的红外线信号，判断手势动作方向为自上而下，或分别接收到自下而上的红外线发射管发射的红外线信号，判断手势动作方向为自下而上。
优选地，所述排列在一条垂直线上的红外线发射管发射的红外线波长自上而下逐渐增大或减小。
第三种手势动作，所述红外线发射管至少为三个，并排列成一个圆周，所述红外线接收管位于圆周中心点；当手做圆周方向旋转运动时，红外线接收管分别接收到顺时针方向的红外线发射管发射的红外线信号，判断手势动作方向为顺时针旋转运动，或分别接收到逆时针方向的红外线发射管发射的红外线信号，判断手势动作方向为逆时针旋转运动。
优选地，所述圆周方向旋转运动包括闭合旋转运动和非闭合旋转运动。
优选地，所述排列在圆周上的红外线发射管发射的红外线波长以零点方向为起点顺时针逐渐增大或减小。
所述红外线波长为840nm-950nm。
所述手势动作与红外线发射管、接收管之间的距离为0.1-2米。
本发明基于红外发射与接收的原理，根据返回信号的时间差，判断出手势动作的方向，利用各种手势动作来取代当前接触实体按健操作，避免了接触操作所产生的不良卫生状况。手势动作包括向左挥动，向右挥动，向上挥动，向下挥动，向左方面旋转，向右方向旋转，等几个简单而且容易识别的动作，可以灵活的作为常用电子产品的常规操作。在实际设计时，可以根据需要设计动作来对应相应的按健功能，完成操作电子设备的目的。
附图说明
图1为本发明水平方向手势动作的红外线发射、接收示意图；
图2为本发明垂直方向手势动作的红外线发射、接收示意图；
图3为本发明圆周方向旋转手势动作的红外线发射、接收俯视示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
本发明的基于红外线的非接触式人机交互方法，利用手势动作来发出操作指令，不同手势动作分别对应相应的操作指令。在人机交互之前，需要在电子设备中根据需要预先进行设置，如，需要对电子设备进行开启、关闭、运行时间、运行强度等等8种操作，则需要设置8种手势动作与其相对应。
所述交互方法为：在手势动作0.1-2米内设置至少两个反射式红外线发射管11和一个红外线接收管12，所述红外线发射管11和接收管12设置在同一个平面内，所述每个红外线发射管11时刻发送波长不同的红外线信号，红外线波长范围为840nm-950nm。当无手势动作时，红外线接收管12无法接收到任何红外线信号；当手往某方向运动时，陆续将运动方向上的红外线发射管11发出的红外线，反射至红外线接收管12，根据红外线接收管12接收到的波长不同的红外线信号时间先后，判断手势动作方向，再将手势动作方向转换为相应操作指令加以执行。
图1至图3为本发明的实施例。
如图1，两个红外线发射管11和一个红外线接收管12均排列在一条水平线上，红外线发射管11设置在左右两端，接收管12设置在中间。其中，左边的红外线发射管11发射波长为850nm的红外线，右边发射波长为900nm的红外线。
图上，实线代表手的运动方向，虚线代表红外线发射、接收路径。当手在水平方向上自左向右运动时，手先反射左边的红外线发射管11发射的850nm的红外线信号到接收管12，再反射右边的红外线发射管11发射的900nm的红外线信号到接收管12，因此，根据红外线接收管12先接收到850nm的红外线信号，后接收到900nm的红外线信号，可以判断手势动作方向为自左向右运动，再将这种手势动作转换成相应的操作指令，加以执行，完成非接触式人机交互。
也可以设置为左边的红外线发射管11发射的红外线波长大于右边的红外线发射管11，根据红外线拉收管12先接收到波长较大的红外线信号，后接收到波长较小的红外线信号，同样的判断出手的运动方向为自左向右。
如图2，两个红外线发射管11和一个红外线接收管12均排列在一条垂直线上，红外线发射管11设置在上下两端，接收管12设置在中间。其中，下边的红外线发射管11发射波长为850nm的红外线，上边发射波长为900nm的红外线。
图上，实线代表手的运动方向，虚线代表红外线发射、接收路径。当手在垂直方向上自下而上运动时，手先反射下边的红外线发射管11发射的850nm的红外线信号到接收管12，再反射上边的红外线发射管11发射的900nm的红外线信号到接收管12，因此，根据红外线接收管12先接收到850nm的红外线信号，后接收到900nm的红外线信号，可以判断手势动作方向为自下而上运动，再将这种手势动作转换成相应的操作指令，加以执行，完成非接触式人机交互。
也可以设置为下边的红外线发射管11发射的红外线波长大于上边的红外线发射管11，根据红外线拉收管12先接收到波长较大的红外线信号，后接收到波长较小的红外线信号，同样的判断出手的运动方向为自下而上。
如图3，在俯视方向上，四个红外线发射管11和一个红外线接收管12处于纸面所在的平面内，红外线发射管11排列成一个圆周，接收管12位于圆周中心点；右上角的红外线发射管发射波长为850nm的红外线，右下角发射波长为880nm的红外线，左下角发射波长为910nm的红外线，左上角发射波长为940nm的红外线。
手在纸面上空运动，实线代表手的运动方向，虚线代表红外线发射、接收路径。当手顺时针画圆或画方形时，依次反射右上、右下、左下、左上角的红外线发射管11发射的波长为850nm、880nm、910nm、940nm的红外线到接收管12，因此，根据红外线接收管12分别接收到的从小到大的波长信号，判断手势动作方向为顺时针旋转运动。
除此以外，手势动作还可以是非封闭式的旋转，如顺时针画半圆等，则红外线接收管12只会接收到两次红外线信号，可以与封闭式旋转运动区分开来。
以上公开的仅为本发明的实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于红外线的非接触式人机交互方法，其特征在于，利用手势动作来发出操作指令，不同手势动作分别对应相应的操作指令；所述交互方法为：在手势动作一定距离内设置至少两个反射式红外线发射管(11)和一个红外线接收管(12)，所述红外线发射管(11)和接收管(12)设置在同一个平面内，所述每个红外线发射管(11)时刻发送波长不同的红外线信号，当无手势动作时，红外线接收管(12)无法接收到任何红外线信号；当手往某方向运动时，陆续将运动方向上的红外线发射管(11)发出的红外线，反射至红外线接收管(12)，根据红外线接收管(12)接收到的波长不同的红外线信号时间先后，判断手势动作方向，再将手势动作方向转换为相应操作指令加以执行。
2.根据权利要求1所述的基于红外线的非接触式人机交互方法，其特征在于，所述红外线发射管(11)和接收管(12)均排列在一条水平线上，当手在水平方向上运动时，红外线接收管(12)分别接收到自左向右的红外线发射管(11)发射的红外线信号，判断手势动作方向为自左向右，或分别接收到自右向左的红外线发射管(11)发射的红外线信号，判断手势动作方向为自右向左。
3.根据权利要求2所述的基于红外线的非接触式人机交互方法，其特征在于，所述排列在一条水平线上的红外线发射管(11)发射的红外线波长自左向右逐渐增大或减小。
4.根据权利要求1所述的基于红外线的非接触式人机交互方法，其特征在于，所述红外线发射管(11)和接收管(12)均排列在一条垂直线上，当手在垂直方向上运动时，红外线接收管(12)分别接收到自上而下的红外线发射管(11)发射的红外线信号，判断手势动作方向为自上而下，或分别接收到自下而上的红外线发射管(11)发射的红外线信号，判断手势动作方向为自下而上。
5.根据权利要求4所述的基于红外线的非接触式人机交互方法，其特征在于，所述排列在一条垂直线上的红外线发射管(11)发射的红外线波长自上而下逐渐增大或减小。
6.根据权利要求1所述的基于红外线的非接触式人机交互方法，其特征在于，所述红外线发射管(11)至少为三个，并排列成一个圆周，所述红外线接收管(12)位于圆周中心点；当手做圆周方向旋转运动时，红外线接收管(12)分别接收到顺时针方向的红外线发射管(11)发射的红外线信号，判断手势动作方向为顺时针旋转运动，或分别接收到逆时针方向的红外线发射管(11)发射的红外线信号，判断手势动作方向为逆时针旋转运动。
7.根据权利要求6所述的基于红外线的非接触式人机交互方法，其特征在于，所述圆周方向旋转运动包括闭合旋转运动和非闭合旋转运动。
8.根据权利要求6所述的基于红外线的非接触式人机交互方法，其特征在于，所述排列在圆周上的红外线发射管(11)发射的红外线波长以零点方向为起点顺时针逐渐增大或减小。
9.根据权利要求3或5或3或8所述的基于红外线的非接触式人机交互方法，其特征在于，所述红外线波长为840nm--950nm。
10.根据权利要求9所述的基于红外线的非接触式人机交互方法，其特征在于，所述手势动作与红外线发射管(11)、接收管(12)之间的距离为0.1-2米。
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